JP4263669B2 - 導波管減衰器 - Google Patents

Description

本発明は、電波吸収部材を挿入して電磁波の電力を減衰させる導波管減衰器に関する。

移動体通信システムやＰＳＴＮ網などの通信システムにおける基地局間の無線通信回線設計では、他の無線通信回線との干渉を極力低減するような配慮がなされる。そのため、基地局のアンテナ電力およびアンテナから送信される電磁波のビーム幅は必要最小限に抑えられるよう設計される。アンテナ電力を低減する場合には、アンテナ指向性利得を低減すればよい。しかしながら、熱損失を生じさせることなくアンテナ指向性利得を低減させるようアンテナを構成すると、一般にアンテナビーム幅は広がる傾向にあり、他の無線通信回線との干渉は避けられないこととなる。そこで、アンテナビーム幅を一定に保ちつつアンテナ指向性利得のみを低減させるため、アンテナ給電部に減衰器を設けることが考えられる。

マイクロ波帯より高い周波数の電磁波を扱う無線通信システムのアンテナ給電部においては、導波管が用いられることが多い。これは、導波管が同軸線路などと比べて低損失であることや、アンテナ給電線路を伝搬する電磁界からアンテナが放射する電磁界への変換が容易であること等の理由によるものである。アンテナ給電部が導波管で構成されている場合、アンテナ給電部に設ける減衰器は導波管によって構成されることとなる。

上述のことから、ある通信システムに適用されるアンテナのアンテナ指向性利得およびアンテナビーム幅の設計目標値は、無線通信回線設計に基づいて決定される。アンテナ設計においては、まずアンテナビーム幅が設計目標値となるように構造が決定され、その構造によってアンテナ指向性利得が定まる。このアンテナ指向性利得が設計目標値を超過している場合には、超過分の減衰量を呈する導波管減衰器をアンテナ給電部に設ける。

導波管減衰器としては、導波管にフェノール樹脂などの電波吸収効果を有する部材（以下、電波吸収部材とする。）を設けたものがあり、図９（ａ）に従来の構成例を示す。これは、円形導波管９０によって構成されたものであり、円形導波管９０の内部には、図９（ｂ）に示す形状の電波吸収部材６０が設けられている。図９（ｂ）の電波吸収部材６０は、減衰部６２とそれを挟む２つの整合部６４とから構成される。また、減衰部６２は直径がＤ_Cである円柱によって、整合部６４は直径がＤ_tである円柱によって形成されている。減衰量は主に減衰部６２の導波管伝搬方向の長さＬ_Cによって決定され、整合部６４はこれを含む導波管９０の部分が４分の１波長変成器を成すようその長さおよび断面積が決定される。減衰部６２は整合部６４に挟まれているため、Ｌ_Cのみによって導波管減衰器５の減衰量は定まらないが、Ｌ_Cを大きくすれば大きな減衰量が得られ、Ｌ_Cを小さくすれば小さな減衰量が得られるため、Ｌ_Cを主な減衰量決定パラメータとすることができる。

その他の導波管減衰器の例としては、特開平１１−４１００９号公報に開示されているものがある。この導波管減衰器は、導波管内壁に接着性電波吸収体を塗布することで構成され、接着性電波吸収体の塗布量によって減衰量を調整することが可能となるものである。

また、特開２００１−３３９２３１号公報には、抵抗体を用いた導波管減衰器をアンテナ給電部に設けることで、アンテナ本体の構造を変化させることなくアンテナ指向性利得を調整することが可能なアンテナ装置が開示されている。

特開平１１−４１００９号公報 特開２００１−３３９２３１号公報

さて、上述したアンテナ指向性利得の超過分の減衰量は、図９（ａ）に示した従来の導波管減衰器５の構成において実現可能な最小減衰量近傍の値であることが多い。この場合、整合部６４の長さＬ_tは整合条件を維持するため変更できないために図９（ｂ）のＬ_Cを非常に小さい値とせざるを得ず、機械的強度が損なわれてしまうという問題があった。また、Ｌ_Cの誤差に基づく減衰量の誤差、および電波吸収部材６０の損失のばらつきに基づく減衰量の誤差が大きく、量産した場合の性能のばらつきや経年変化による減衰量の変動が大きくなる等、電磁気的安定度が損なわれるという問題があった。これらの問題点を払拭するためには、電波吸収部材６０として最適なものを選択することも考えられるが、そのような最適な部材が見あたらないのが現状である。

また、特開平１１−４１００９号公報に開示されている導波管減衰器では、電界エネルギーが集中していない部分に接着性電波吸収体を塗布することが可能であるため、実現可能な最小減衰量は小さいものと考えられる。しかしながら、円形導波管など、いかなる偏波方向に対しても同一の減衰量を与える必要がある導波管については、いかなる偏波方向に対しても均一の減衰量が得られるように接着性電波吸収体を塗布しなければならないため適用が困難である。

本発明はこのような課題に対してなされたものであり、導波管に電波吸収部材を設けた導波管減衰器において、減衰量を微細に決定できる構造とし、従来の導波管減衰器において実現可能であった最小減衰量より小さい減衰量を安定して実現することができる導波管減衰器を提供する。

本発明は、導波管の内部に電波吸収部材を有する導波管減衰器であって、電波吸収部材は、導波管減衰器の減衰量を決定する減衰部と、導波管減衰器の入出力に接続される入出力導波管とのインピーダンス整合を行う整合部と、を含み、減衰部は、減衰部を形成する部材が存在しない中空部を含み、整合部は、導波管伝搬方向を法線とする平面内における断面積と、導波管伝搬方向への長さとが、導波管減衰器と入出力導波管とのインピーダンス整合がとれるよう決定されることを特徴とする。

また、本発明に係る導波管減衰器においては、前記電波吸収部材は、減衰部と整合部とを導波管伝搬方向に貫通する貫通孔を有し、前記中空部は前記貫通孔によって形成される構成とすることが好適である。

また、本発明に係る導波管減衰器においては、前記減衰部は、２つの整合部に挟まれて配置され、前記減衰部の導波管伝搬方向への長さは、前記導波管のうち減衰部を含む部分における管内波長の４分の１の長さに基づいて決定され、前記整合部の導波管伝搬方向への長さは、前記導波管のうち整合部を含む部分における管内波長の４分の１の長さに基づいて決定される構成とすることが好適である。

また、本発明に係る導波管減衰器においては、前記導波管のうち減衰部を含む部分の特性インピーダンスと前記導波管のうち整合部を含む部分の特性インピーダンスのいずれか一方は、４分の１波長整合器を構成する場合の整合特性インピーダンスからずれた値となるよう決定され、当該ずれた値に基づいて整合周波数帯域幅が決定される構成とすることが好適である。

また、本発明に係る導波管減衰器においては、前記減衰部は、導波管の内壁と接する外壁形状を以て形成され、前記電波吸収部材は、減衰部において導波管に固定される構成とすることが好適である。

また、本発明に係る導波管減衰器においては、前記導波管として円形導波管を用いることが好適である。

本発明によれば、図９（ａ）に示すような従来の導波管減衰器５において実現可能であった最小減衰量より小さい減衰量を安定して実現することができる導波管減衰器を構成することができる。また、円形導波管など、いかなる偏波方向に対しても同一の減衰量を与える必要がある導波管にも容易に適用することができる。更に、本発明に係る導波管減衰器においては、複数の共振モードの結合共振によって整合周波数帯域幅を拡張することが可能である。

本発明の第１の実施形態につき説明する。図１（ａ）は本発明に係る導波管減衰器を円形導波管２０によって構成したものを示す。円形導波管２０の内部には図２（ｂ）に示すような電波吸収部材１０が設けられている。電波吸収部材１０としては、フェノール樹脂などの損失を含む誘電体を用いることが好適である。電波吸収部材１０は、外径がＤ_Cの円筒である減衰部１２と外径がＤ_tの円筒である整合部１４とから構成され、減衰部１２と整合部１４はその軸を同じくし、同一の内径Ｄ₀を有する。また、導波管減衰器１を構成する導波管２０のうち減衰部１２を含む部分を減衰部導波管２２と、整合部１４を含む部分を整合部導波管２４とする。

減衰部１２の導波管伝搬方向への長さＬ_C、整合部１４の導波管伝搬方向への長さＬｔは、それぞれ、減衰部導波管２２の管内波長λ_gC、整合部導波管２４の管内波長λ_gtの４分の１の長さに基づいて決定される。ここで、管内波長とは基本伝搬モードに対する管内波長をいう。管内波長λ_gCおよび管内波長λ_gtは、電波吸収部材１０を挿入しない場合の管内波長λ_g0とは異なる。減衰部導波管２２および整合部導波管２４においては、自由空間とは異なる媒質定数を有する電波吸収部材１０の存在によって基本伝搬モードの電磁界分布が影響を受けるためである。

図１（ａ）の導波管減衰器１の減衰量は、主に電波吸収部材１０の内径Ｄ₀によって調整される。すなわち、減衰部１２の導波管伝搬方向への長さＬ_Cを変化させる代わりに、電波吸収部材１０の内径Ｄ₀を変化させることで導波管減衰器１の減衰量を調整するわけである。導波管断面の中心部は電界エネルギーが最も集中する部分であり、この部分を中空とすることで減衰量の微細な調整が可能となる。ただし、減衰部１２は整合部１４に挟まれているため、Ｄ₀のみによって導波管減衰器１の減衰量は定まらず、最終的には整合部１４の存在をも考慮して減衰量が調整されることとなる。

図２には、図１（ａ）の導波管減衰器１の等価回路８０を示す。この等価回路８０は、基本伝搬モードの電界を伝送線路８２上に現れる電圧波に、基本伝搬モードの磁界を伝送線路８２を流れる電流波に対応付けることで、導波管減衰器１における電磁界の振る舞いの定量的な検討を容易にするものである。Ｚ₀は入出力導波管の特性インピーダンス、Ｚ_Cは減衰部導波管２２の特性インピーダンス、Ｚ_tは整合部導波管２４の特性インピーダンスを表す。ここで特性インピーダンスとは基本伝搬モードの電界の振幅と基本伝搬モードの磁界の振幅との比であり、導波管および電波吸収部材１０の構造によって定まる固有の値である。電波吸収部材１０は損失を有するため、減衰部導波管２２および整合部導波管２４の特性インピーダンスは厳密には複素数となるが、本実施形態で目標としている減衰量を実現する場合の動作原理を説明する限りにおいては、実数であるものとして扱うことができる。

電波吸収部材１０の内径Ｄ₀がある大きさに決定されると、減衰部導波管２２の基本伝搬モードの電磁界分布が定まり、減衰部導波管２２の特性インピーダンスＺ_Cが定まる。いま、入出力導波管は整合終端してあるものとし、減衰部導波管２２の長さに対応する長さＬ_C’をＬ_C’＝λ_gC／４、整合部導波管２４の長さに対応する長さＬ_t’をＬ_t’＝λ_gt／４としておけば、整合状態となる整合部導波管２４の特性インピーダンスはＺ_tは、Ｚ_t＝（Ｚ₀・Ｚ_C）^1/2として求められる。

なお、等価回路８０上では、Ｌ_C’＝λ_gC／４、Ｌ_t’＝λ_gt／４としてＬ_C’およびＬ_t’を定めているが、実際の電波吸収部材１０の減衰部導波管２２の長さＬ_C、整合部導波管２４の長さＬ_tはそれぞれＬ_C’、Ｌ_t’とは若干異なる。これは、減衰部導波管２２の端面および整合部導波管２４の端面において電磁界の境界条件が満足されるように高次遮断モードが発生するためである。高次遮断モードは基本伝搬モードに対しては、減衰部導波管２２の端面および整合部導波管２４の端面にリアクティブなエネルギーを蓄積するように作用する。この現象は等価回路上では各伝送線路８２の接続点にπ型あるいはＴ型のリアクタンス回路が挿入されたものとして表され、等価回路は図３のようになる。各伝送線路８２の電気長はリアクタンス回路８４による位相回転の影響を受ける。したがって、実際の電波吸収部材１０の減衰部１２の長さＬ_Cおよび整合部１４の長さＬ_tは、等価的に挿入されるリアクタンス回路８４の影響を十分考慮した上で決定されることとなる。

本発明に係る導波管減衰器１の設計においては、円筒形の電波吸収部材１０を設けた導波管の管内波長や特性インピーダンスを算出したり、減衰部導波管２２の端面および整合部導波管２４の端面において発生する高次遮断モードの影響を考慮した上でそれらの長さを決定したりする手順を踏む必要がある。これらの手順は、電子計算機においてマックスウェルの方程式を数値解析的に解くソフトウエアプログラムを実行する電磁界シミュレーションによって行われる。マックスウェルの方程式を数値解析的に解くソフトウエアプログラムとしては、モード整合法や有限要素法などの周波数領域における解法や、ＦＤＴＤ法などの時間領域における解法を用いたもの等がある。これらの数値解析法は、計算過程において導波管減衰器の構造パラメータを読み込み、場合によっては特性インピーダンスや管内波長等が算出され、最終的には導波管減衰器１の減衰量が算出されるものであることが好ましい。

このような電磁界シミュレーションを行うことを前提として、設計は次の手順で行えばよい。なお、設計は導波管減衰器１が適用される無線通信システムで使用される周波数帯域について行い、管内波長、特性インピーダンス等は、その周波数帯域の中心周波数において定義されるものを設計パラメータとして用いる。以下、導波管減衰器が適用される無線通信システムで使用される周波数帯域を使用周波数帯域、その中心周波数を設計周波数とする。また、電波吸収部材１０の比誘電率および誘電正接は既知であるものとする。
（１）導波管減衰器１の目標とする減衰量が得られるであろう内径Ｄ₀を決定することでＺ_Cを算出し、
（２）Ｚ_t＝（Ｚ₀・Ｚ_C）^1/2の関係に基づいてＺ_tを決定する。
（３）次に、整合部導波管２４の特性インピーダンスＺ_tが上記（２）で決定した値となるように外径Ｄ_tを決定する。
（４）上記（１）で決定した内径Ｄ₀に基づいて管内波長λ_gCを、上記（３）で決定した外径Ｄ_tに基づいて管内波長λ_gtを求める。
（５）上記（４）で求めた管内波長の４分の１の長さに基づいて、減衰部１２の長さＬ_Cおよび整合部１４の長さＬ_tを決定する。この際、減衰部導波管２２の端面および整合部導波管２４の端面に等価的に挿入される図３のリアクタンス回路８４の影響を考慮する。
（６）上記（１）から（５）までの手順によって決定された導波管減衰器１の構造につき減衰量を求める。当該減衰量が設計目標値とならない場合は、Ｄ₀の値を変更した上で上記（１）から（５）までの手順を実行する。

以上説明した手順に基づいて設計された導波管減衰器１の反射損失特性は、例えば図４のように使用周波数帯域内において整合周波数が１点現れるものとなる。ここで、整合周波数とは、反射損失特性において極小値の現れる周波数をいう。無線通信システムにおいては、許容される最大限の反射損失が定められているのが一般的であり、ここでは許容される最大限の反射損失を所要反射損失とし、所要反射損失が得られる周波数帯域を所要反射損失帯域と称することとする。適用する無線通信システムの所要反射損失が大きく使用周波数帯域幅が狭い場合には、所要反射損失帯域内に使用周波数帯域を含ませることが容易となるため、整合周波数が１点であっても十分な整合条件が得られる。しかしながら、適用する無線通信システムの所要反射損失が小さく使用周波数帯域幅が広い場合には、所要反射損失帯域内に使用周波数帯域を含ませることが困難となる場合がある。そこで、整合周波数が使用周波数帯域に内に２点現れるように整合部導波管２４の特性インピーダンスを決定するものが本発明の第２の実施形態である。

第２の実施形態による導波管減衰器１の設計は次のようにして行う。
（１’）導波管減衰器１の目標とする減衰量が得られるであろう内径Ｄ₀を決定することでＺ_Cを算出し、
（２’）Ｚ_t＝α（Ｚ₀・Ｚ_C）^1/2の関係に基づいてＺ_tを決定する。ここに、係数αは１ではない任意の正の値である。
（３’）次に、整合部導波管２４の特性インピーダンスＺ_tが上記（２’）で決定した値となるように外径Ｄ_tを決定する。
（４’）上記（１’）で決定した内径Ｄ₀に基づいて管内波長λ_gCを、上記（３）で決定した外径Ｄ_tに基づいて管内波長λ_gtを求める。
（５’）上記（４’）で求めた管内波長の４分の１の長さに基づいて、減衰部１２の長さＬ_Cおよび整合部１４の長さＬ_tを決定する。この際、減衰部導波管２２の端面および整合部導波管２４の端面に等価的に挿入されるリアクタンス回路８４の影響を考慮する。
（６’）上記（１’）から（５’）までの手順によって決定された導波管減衰器１の構造につき減衰量を求める。当該減衰量が設計目標値とならない場合は、Ｄ₀の値を変更した上で再度（２’）から（５’）までの手順を実行する。
（７’）上記（１’）から（６’）までの手順によって決定された導波管減衰器１の構造につき反射損失を求める。使用周波数帯域内で所要反射損失以下の反射損失が得られない場合は、係数αの値を変更した上で上記（１’）から（６’）までの手順を繰り返す。

所要反射損失帯域幅を広げる場合、係数αは１より小さい値に決定することが好適である。このように、整合部導波管２４の特性インピーダンスＺ_tを整合インピーダンスからずれた値に決定すると導波管減衰器１の反射損失特性は、図５のように整合周波数が２点現れるものとなる。なお、ここではＺ_tを整合インピーダンスからずれた値に決定するものとして説明したが、上記（７’）の手順において、減衰部導波管２２の特性インピーダンスＺ_Cを整合インピーダンスからずれた値に決定するものとしてもよいことは明らかである。以下では、このように整合周波数が２点現れる原理について図２を参照して説明する。

入力導波管側の整合部導波管２４と減衰部導波管２２は、１−１’面と３−３’面に挟まれる２分の１波長共振器を形成する。この２分の１波長共振器は、共振器線路途中に不連続面２−２’が存在するものの、この不連続面の存在下においても同調周波数の電磁波が入力された場合には共振状態となり、入力導波管と出力導波管との間の共振伝送を行う。ただし、出力導波管へは出力導波管側の整合部導波管２４を介して共振エネルギーが伝送される。以下、１−１’面と３−３’面に挟まれる２分の１波長共振器を第１の共振器とする。

同様に、出力導波管側の整合部導波管２４と減衰部導波管２２は、２−２’面と４−４’面に挟まれる２分の１波長共振器を形成する。この２分の１波長共振器は、共振器線路途中に不連続面３−３’が存在するものの、この不連続面の存在下においても同調周波数の電磁波が入力された場合には共振状態となり、入力導波管と出力導波管との間の共振伝送を行う。ただし、入力導波管からは入力導波管側の整合部導波管２４を介して共振エネルギーが伝送される。以下、２−２’面と４−４’面に挟まれる２分の１波長共振器を第２の共振器とする。

第１の共振器と第２の共振器は、２−２’面および３−３’面において互いにエネルギーを授受し合う。すなわち、２−２’面および３−３’面において電磁界エネルギーの結合がある。また、第１の共振器と第２の共振器は同一の共振周波数を有する。このような電磁気的に結合された２つの共振器からなる系には、第１の共振器と第２の共振器に同位相関係にある共振電磁界をもたらす偶共振モードと、第１の共振器と第２の共振器に逆位相関係にある共振電磁界をもたらす奇共振モードとが生じる。

係数αが１のときは、偶共振モードの共振周波数と奇共振モードの共振周波数は一致し、これらの共振モードの共振伝送によって１つの整合点が生じる。この状態は第１の共振器と第２の共振器とのエネルギー結合が密である状態であるといえる。ところが、係数αを１からずれた値にし、第１の共振器と第２の共振器のエネルギー結合を疎にすると、偶共振モードの共振周波数と奇共振モードの共振周波数は異なるものとなり、これらの共振モードの共振伝送によって２つの整合点が生ずる。本実施形態は、係数αを１からずらすことで偶共振モードの共振周波数と奇共振モードの共振周波数を分離し、所要反射損失帯域内に２つの整合点を設けることで整合周波数帯域の拡張を行うものであるといえる。

次に、第１の実施形態および第２の実施形態による電波吸収部材１０を、実際に円形導波管２０に固定する場合の構造を図６に示す。整合部１４の外径Ｄ_C2は導波管の導波部４６の内径Ｄ_Cよりも大きく加工する。はめ込み導波管４４の端面には導波管内径を整合部１４の外径Ｄ_C2と等しくしたはめ込み円筒部５２が設けられている。はめ込み円筒部５２の導波管伝搬方向への長さは、整合部１４の長さＬ_Cに等しい。はめ込み導波管４４のはめ込み円筒部５２と導波部４６の境界には、環状棚５４が形成され、整合部１４ははめ込み円筒部５２と環状棚５４から形成されるはめ込み部５０に勘合してはめ込まれる。一方、固定導波管４２にははめ込み円筒部５２は設けられておらず、端面の内径はそのまま導波部４６の内径Ｄ_Cと等しくなっている。そのため、はめ込み部５０に電波吸収部材１０をはめ込み、固定導波管４２とはめ込み導波管４４を導波管フランジ４０においてネジ４８によって固定すれば、電波吸収部材１０は固定導波管４２とはめ込み導波管４４との間に固定されることとなる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図７（ａ）は本発明に係る導波管減衰器を正方形導波管７０によって構成したものを示す。正方形導波管７０の内部には図７（ｂ）に示すような電波吸収部材３０が設けられている。正方形導波管７０では、図７（ａ）のｙ方向に電界成分を有するＴＥ₁₀モードと、図７（ａ）のｘ方向に電界成分を有するＴＥ₀₁モードのいずれのモードをも同一の特性で伝送可能であるため、偏波共用伝送が可能である。電波吸収部材３０は、一辺の長さが導波管内壁の一辺の長さａと同一である正方形断面を有する減衰部３２と、一辺の長さが導波管内壁の一辺の長さａよりも短い、一辺の長さがｂである正方形断面を有する整合部３４とから構成され、減衰部３２および整合部３４の断面形状の点対称軸と軸を同じくする直径Ｄ₁の貫通孔３６を有する。減衰部３２の導波管伝搬方向への長さＬ_C、整合部３４の導波管伝搬方向への長さＬ_tは、図１（ａ）の円筒導波管で構成された導波管減衰器１の場合と同様、それぞれ、減衰部導波管７２の管内波長λ_gC、整合部導波管７４の管内波長λ_gtの４分の１の長さに基づいて決定される。

導波管減衰器３の設計は、上述の（１）から（６）の手順、あるいは（１’）から（７’）の手順と同様にして行うことができる。ここで貫通孔３６の直径Ｄ₁は、上述の（１）から（６）の手順、あるいは（１’）から（７’）の手順における内径Ｄ₀に相当する。

このように、正方形導波管７０に本発明を適用することで、ＴＥ₁₀モードとＴＥ₀₁モードのいずれに対しても同一の減衰量を与えることが可能となる。また、電波吸収部材３０に貫通孔３６を設けるのみで最終形状が得られるため加工が容易となる。

なお、整合部３４の断面は必ずしも正方形である必要はなく、長方形や円形などであってもよい。また、正方形導波管のみならず、より一般的な矩形導波管にも適用可能であることはいうまでもない。

第２の実施形態における導波管減衰器１を実際に電磁界シミュレーションによって設計した。ここでは、設計周波数を１１．１ＧＨｚ、減衰量を０．６ｄＢ、所要反射損失を−４０ｄＢとし、電波吸収部材１０としては誘電正接０．０６、比誘電率３．７のフェノール樹脂を用いた。これらの設計条件の下、Ｌ_C＝５．０［ｍｍ］、Ｌ_t＝１０．１［ｍｍ］、Ｄ₀＝１４．０［ｍｍ］、Ｄ_t＝１６．６［ｍｍ］、Ｄ_C＝１９．２［ｍｍ］、Ｄ_C2＝２０．２［ｍｍ］と各値が決定され、使用周波数帯域１０．７ＧＨｚから１１．５ＧＨｚにおいて０．６ｄＢ〜０．７ｄＢの減衰量を−４０ｄＢ以下の反射損失で実現することができた。図８には減衰量特性および反射損失特性の測定結果を示す。

以上、本発明の実施形態および実施例について説明した。本発明はこれらの実施形態および実施例になんら限定されるものではない。例えば、本発明に係る導波管減衰器を円筒導波管によって構成した場合、電波吸収部材１０は円筒形状で構成するものとして説明したが、筒状のものであれば構成可能である。また、本発明に係る導波管減衰器を正方形導波管によって構成した場合、電波吸収部材３０に設ける孔の断面形状は円形に限られず、様々な形状が可能であることはいうまでもない。

円形導波管で構成した導波管減衰器の構造を示す図である。 導波管減衰器の等価回路を示す図である。 減衰部導波管端面および整合部導波管端面の影響を考慮した場合の導波管減衰器の等価回路を示す図である。 整合周波数が１点現れる反射損失特性を示す図である。 整合周波数が２点現れる反射損失特性を示す図である。 電波吸収部材を円形導波管に固定する場合の構造を示す図である。 正方形導波管で構成した導波管減衰器の構造を示す図である。 設計された導波管減衰器の特性測定結果を示す図である。 従来の導波管減衰器の構造を示す図である。

符号の説明

１，３，５ 導波管減衰器、１０，３０，６０ 電波吸収部材、１２，３２，６２ 減衰部、１４，３４，６４ 整合部、２０，９０ 円形導波管、２２，７２ 減衰部導波管、２４，７４ 整合部導波管、３６ 貫通孔、４０ 導波管フランジ、４２ 固定導波管、４４ はめ込み導波管、４６ 導波部、４８ ネジ、５０ はめ込み部、５２ はめ込み円筒部、５４ 環状棚、７０ 正方形導波管、８０，８１ 等価回路、８２ 伝送線路、８４ リアクタンス回路。

Claims (6)

1. 導波管の内部に電波吸収部材を有する導波管減衰器であって、
   電波吸収部材は、導波管減衰器の減衰量を決定する減衰部と、
   導波管減衰器の入出力に接続される入出力導波管とのインピーダンス整合を行う整合部と、
   を含み、
   減衰部は、減衰部を形成する部材が存在しない中空部を含み、
   整合部は、導波管伝搬方向を法線とする平面内における断面積と、導波管伝搬方向への長さとが、導波管減衰器と入出力導波管とのインピーダンス整合がとれるよう決定されることを特徴とする導波管減衰器。
2. 請求項１に記載の導波管減衰器であって、
   前記電波吸収部材は、減衰部と整合部とを導波管伝搬方向に貫通する貫通孔を有し、
   前記中空部は前記貫通孔によって形成されることを特徴とする導波管減衰器。
3. 請求項１または請求項２に記載の導波管減衰器であって、
   前記減衰部は、２つの整合部に挟まれて配置され、
   前記減衰部の導波管伝搬方向への長さは、前記導波管のうち減衰部を含む部分における管内波長の４分の１の長さに基づいて決定され、
   前記整合部の導波管伝搬方向への長さは、前記導波管のうち整合部を含む部分における管内波長の４分の１の長さに基づいて決定されることを特徴とする導波管減衰器。
4. 請求項３に記載の導波管減衰器であって、
   前記導波管のうち減衰部を含む部分の特性インピーダンスと前記導波管のうち整合部を含む部分の特性インピーダンスのいずれか一方は、４分の１波長整合器を構成する場合の整合特性インピーダンスからずれた値となるよう決定され、
   当該ずれた値に基づいて整合周波数帯域幅が決定されることを特徴とする導波管減衰器。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導波管減衰器であって、
   前記減衰部は、導波管の内壁と接する外壁形状を以て形成され、
   前記電波吸収部材は、減衰部において導波管に固定されることを特徴とする導波管減衰器。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の導波管減衰器であって、
   前記導波管は円形導波管であることを特徴とする導波管減衰器。

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